專利名稱：用于測量半導體襯底傳送盒的污染的站和方法
技術領域：
本發明涉及用于傳送盒的微粒污染物測量站，所述傳送盒用于半導體襯底的運送 和大氣保存，例如半導體晶圓(wafer)或光罩(reticle)。本發明還涉及相應的測量方法。
背景技術：
傳送和保存盒建立了大氣壓下的有限空間，其與襯底傳送和使用環境隔開并且用 于傳送和保存一個或多個襯底。在半導體制造行業中，這些盒子被用來從一個設備向另一個設備傳送襯底，或者 在兩個制造步驟之間保存襯底。特別地在標準打開的FOUP (前開式晶圓盒，Front Opening Unif iedPod)或 FOSB (前開門搬運盒，Front Opening Shipping Box)或底部打開的SMIF (標準化機械式接 口，Standard Mechanical Interface pod)型晶圓傳送和保存盒與用于傳送和保存光罩的 標準RSP (光罩傳送盒，ReticleSMIF Pod)或MRP (多光罩傳送盒，Multiple Reticule SMIF Pod)型的盒子之間進行了區分。所述傳送盒是用例如聚碳酸酯的材料制成的，該材料在一些情況下會聚集污染物 以及特別是有機的、氨基、或酸性污染物。實際上，在制造半導體期間，傳送盒被操縱，這導致了污染微粒的形成，所述微粒 留在傳送盒的壁上，這因而污染了傳送盒。粘附在傳送盒壁上的微粒然后會變得松動，掉在保存于這些盒子的襯底上并且損 壞它們。這種污染會大大損壞襯底。因此有必要定期清潔盒子以使得它們能夠迅速地采取 必要的凈化措施。通過用液體(例如純凈水)清洗盒子來定期清潔它們因而是有計劃的。這種清潔 步驟或者是直接在半導體襯底制造工廠中執行，或者是在專門清潔大氣傳送盒的公司中執 行。為了確定何時需要清洗盒子，已知一種微粒污染測量方法，該方法在于借助于液 體微粒檢測器來測量沉積于傳送盒壁上的微粒數量。然而，這種方法的不利之處在于其在 工業半導體制造過程中的實現是耗時且麻煩的。此外，這種方法是不可再現的。實際上，所獲得的測量結果與實現它的專門公司直 接相關的，其無法實現標準化檢查。制造商因而更愿意送出傳送盒以定期清潔。因此，一些沒有微粒的傳送盒也被清洗，這因而無益地降低了生產率，而被微粒污 染的那些盒子繼續保存和/或傳送半導體襯底從而造成了襯底污染的可能風險。制造商因而計劃經常進行預防性清潔從而不增加襯底的缺陷級別。
發明內容
本發明的目的因而是提出一種測量站和相應的方法，從而能夠借助于可直接在制 造工廠的工業制造鏈過程中實現的實時測量來測量用于傳送和大氣保存半導體襯底的傳 送盒的微粒污染級別。為此，本發明涉及一種用于測量用于傳送和大氣保存半導體襯底的傳送盒的微粒 污染的測量站，這種盒子包括能借助于可拆卸入口門被關閉的外殼，該站包括-接口，其能夠連至所述傳送盒外殼而不是所述門，該接口包括至少一個噴嘴，該 噴嘴被安排在導管的一個活動端上，該導管從所述接口伸出以在與連至所述測量站的外殼 內部的壁的一部分相垂直的方向中引導氣體射流，從而通過所述氣體射流對所述壁的沖擊 而使得微粒從所述外殼分離，以及-測量設備，其包括真空泵、微粒計量器和測量管道，該測量管道的入口通往所述 外殼的內部而其出口連至該真空泵，所述測量管道此外還連至所述微粒計量器，從而創建 連至所述測量站的所述傳送盒外殼的內部與所述微粒計量器之間的連通。根據所述測量站的其他單一的或組合的特征-所述接口配備有多個墊片從而使得所述接口能夠與所述外殼相連同時留出間隙 以使得泄漏流能夠在所述外殼內部與外部環境之間通過，-所述墊片呈凸點的形狀，-所述測量站包括圍繞所述接口的IS03認證的清潔室型的大氣室，-所述噴嘴被配置成噴射脈沖氣體射流，-所述接口包括多個配備有微粒過濾器的噴嘴，-所述測量站包括旨在阻止已過濾的氣體通過傳送盒外殼的塞子，-所述測量站包括用于向清潔單元發送代表所述盒子外殼的清潔狀態的信號的處 理單元。本發明還涉及一種用于測量用于傳送和大氣保存半導體襯底的傳送盒的微粒污 染的方法，包括-第一步驟，其中在與連至所述微粒污染測量站的盒子外殼的內壁的一部分相垂 直的方向中引導氣體射流，如之前定義的那樣，從而借助于該氣體射流對所述壁的沖擊使 得所述微粒從所述外殼分離，并且真空泵被啟動以產生從連至所述測量站的傳送盒外殼的 內部流向所述微粒計量器的氣體，和-第二步驟，其中利用所述微粒計量器測量微粒數量，并且將測量結果與預定閾值 相比較以基于比較結果來確定是否需要進行液體清潔步驟。根據所述測量方法的單一的或組合的一個或多個特征，-在所述測量方法的第一步驟中，以不連續的方式噴射氣體射流，-在所述第一步驟期間，所述氣體射流是對著所述壁噴射的，然后在所述第二步驟 期間，停止噴射以測量微粒數量，并且將所述噴嘴垂直于新的壁區域而放置，并且所述第一 和第二步驟重復進行以根據比較結果來確定是否需要進行液體清潔步驟，_噴射流大于泵浦流。
參考附圖，通過閱讀本發明的描述，其他優點和特征將變得明顯，其中-圖1示意性地示出了與傳送盒外殼相連的測量站；-圖2示出了圖1的測量站的變型；-圖3和4示意性地示出了工作中的連至盒子外殼的測量站的部件；-圖5是測量方法的流程圖。為了清楚，所述測量方法的各步驟從100開始編號。
具體實施例方式本發明涉及一種用于測量用于傳送和大氣保存半導體襯底的傳送盒的外殼的微 粒污染的測量站。 所述測量站能夠特別地與至少一個SMIF、FOUP、FOSB、RSP或MRP型標準化傳送外
殼相連。這種傳送和/或保存盒以及它們的內部大氣是處于大氣空氣或氮氣壓力下的。大 氣壓力是傳送盒在它們的使用環境中的壓力，例如清潔室的大氣壓力。所述傳送盒包括能夠通過可拆卸入口門而關閉的外殼，所述入口門的大小被設計 成能引入和抽出襯底。在所述外殼內部，所述傳送盒配備有用于保持和支撐一個或多個襯底的襯底支撐 件。所述盒子是防泄漏的，但是緊密級別是通過所述外殼與門之間的密封墊會發生輕 微的泄漏。一些傳送盒，特別是FOUP類型的，包括過濾氣體通道用以平衡該傳送盒內部和外 部的壓力。圖1示出了連至FOUP型傳送盒的外殼3的測量站，該傳送盒用于傳送和大氣保存 半導體襯底。所述測量站例如被置于清潔室中以構成控制臺。所述測量站還可以并入半導體制造設備中。該制造設備因而優選地包括符合標準 ISO 14644-1的IS03認證的清潔室型的三個室，該標準IS014644-1從懸浮于空氣中的微粒 濃度這一方面定義了受控環境和清潔室中的空氣清潔等級。第一個室用于去除傳送盒的入口門，第二個室構成用于測量外殼3的微粒污染的 測量站，并且第三個室例如是能夠實施液體清潔過程的清潔單元。第二個室與第一個和第三個室連通從而能夠從一個室向另一個室轉移傳送盒外 tJXi 3 ο測量站1 一方面包括能夠與傳送盒外殼3相連的接口 5，另一方面包括測量設備7。接口 5與傳送盒門的大小一樣并且因而能夠容易地連至傳送盒外殼3而不是入口門。盡管在圖1中垂直地顯示，然而接口 5也可以被安排在任何位置中，例如水平位置。接口 5還包括至少一個噴嘴9用以在與連至測量站1的盒子外殼3的內部10的 壁13的一部分相垂直的方向中引導氣體射流，從而通過該氣體射流對壁13的沖擊而使得微粒11從外殼3分離。所述氣體是清潔氣體，例如空氣或氮氣。利用氣體射流的靶向噴射，氣流具有角度很小的散布并且在幾秒鐘內產生能將粘 附于外殼3的內壁13上的微粒移除的氣動力。為了改進微粒移除，噴射非連續的氣流，即脈沖氣體射流，能夠清掃壁13的一部 分的活動的氣體射流，通過多個噴嘴9依次噴射的氣體射流，或幅度調制的氣流，例如氣流 斜坡。因此，氣體射流以斷續的方式攻擊壁13以增加的氣體加速階段的數量，在此期間 微粒11被分離，這促進了對污染級別的測量并且因而明顯改善了微粒移除。測量設備7包括真空泵17、微粒計量器19和測量管道21，該測量管道的入口能夠 連至相連外殼3的內部10而其出口 25連至真空泵17。優選地，入口 23直接導向接口 5的前面(圖1)或者它可以通過超出接口 5的測 量管道21延長部分22而被安排在傳送盒外殼3的內部10(圖2)。測量管道21還連至微粒計量器19，以創建連至測量站1的傳送盒3的外殼的內部 10與微粒計量器19之間的連通。微粒計量器19是噴霧型的，即它能夠提供與懸浮于氣體環境中的微粒11有關的 量化信息。例如，該微粒計量器是基于激光技術的。優選地，真空泵17的泵浦流大約是1. 7m3/h。由噴嘴9產生的氣體的輸送被并入由真空泵17產生的氣體輸送中，這實現了包含 分離微粒11的流出氣體在入口 23方向中的放大。圖3示出了流出氣體的軌跡18的例子。由泵浦流產生的流出氣體18 —方面使之 能夠收集懸浮的分離微粒11，另一方面能夠將它們導向測量設備7的入口 23。因此，外殼3上的大部分分離微粒11可以被微粒計量器19檢測到。此外，測量站1有利地包括處理單元(未顯示)用以向清潔單元發送代表所述盒 子3的外殼的清潔狀態的信號。如圖2所示，噴嘴9被安排在接口 5的伸出導管32的活動端。導管32的端部還可以指向外殼3的內部10。因此，氣體射流還可以到達附于傳送 盒3外殼內部的襯底支撐件。有利地，氣體噴嘴9被配置成噴射脈沖氣體射流。氣體射流9的頻率和脈沖強度 因而關聯于真空泵17的泵浦速率而被調節，該泵浦速率是以例如在外殼3中產生流出氣體 波31以優化微粒11的分離的方式而被適配的。導管32的端部的平移和/或轉動的活動性實現了氣體射流對內壁13的腐蝕速 率的適配，具體地是氣體射流的速度的垂直分量的適配，從而優化能使得微粒11分離的沖
擊ο測量管道21的入口 23因而有利地被安排在測量管道21的延長部分22中，優選 地也能夠以平移和/或轉動的方式活動。因此，入口 23可以關于噴嘴9而以固定的距離和角度被放置，從而實現與噴嘴9 的指向無關的測量。測量管道21和導管32有利地被安排在同一個活動臂(未顯示)上。
6
根據圖4所示的第二實施例，接口 5包括多個噴氣嘴9。非連續噴射因而通過將氣體射流依次噴入每個噴嘴9而獲得。有利地，接口 5包括幾個噴氣嘴9，該噴氣嘴被配置成噴射脈沖氣體射流。非連續 噴射因而通過依次清掃不同的噴嘴9和/或通過氣體射流的脈沖化而獲得。通過不同噴嘴9的依次噴射一方面使之能夠將噴射指向外殼3的某些死區，另一 方面使之能夠通過氣體射流的清掃而到達壁13的絕大部分。有利地，所述處理單元可以確定關于每個噴嘴9的與外殼3的污染有關的數據。因 此，該處理單元發送代表與外殼3的每個部分有關的清潔狀態的待分析信號，從而能夠確 定外殼3的較臟或不太臟的區域。圖4示出了接口 5的有利實施例，其中接口 5包括多個噴氣嘴9，即在該實施例中 是五個。噴嘴9可以在接口 5的前面的外圍帶中排齊，從而垂直于由接口 5限定的平面來 引導氣體射流。噴嘴9的大小和傾斜度適于在盒外殼3的內壁13的方向中產生垂直氣體射流，從 而使得附著于壁13上的微粒11分離，特別是在代表傳送盒外殼3的污染狀態的區域中。因此，噴嘴9的大小相對較小，例如噴嘴9包括直接約為1毫米的口，從而生成高 速氣體射流，同時易于實現。為了迫使氣體射流射向外殼3的內部10，測量站1有利地包括用于阻止已過濾氣 體通過傳送盒外殼3的塞子(該圖中未顯示)。該塞子例如可以在測量站1的平臺16上被承載。該塞子也使之能夠確保不會有 外部微粒進入傳送盒外殼3的內部10。此外，接口 5與傳送外殼3相連是以非防漏的方式來實現的。為此，接口 5配備有 多個墊片(未顯示)以使得接口5能夠在與外殼3相連的同時為使得泄漏流在外殼3的內 部10與外部之間通過而留出間隙。所述墊片例如是以有規則地分布于接口 5的前面的外 圍帶上的凸點的形式的。還假設氣體噴射流大于泵浦流，以使得傳送外殼3的內部10相比外部環境而言處 于輕微的過壓下，以促進流體流向外殼3的外部。泄漏流因而通過所述間隙而被引向外部 環境。這因而避免了外殼3的內部10上的微粒污染。類似地，噴嘴9有利地配備有微粒過濾器用以過濾源自外部環境的任何可能的污 染微粒。還可以假設測量站1包括圍繞接口 5的符合ISO 14644-1標準的、優選地是IS03 認證的清潔室型的大氣室27，從而構成圍繞接口 5的微環境，由此加強氣體噴射的清潔度。在操作中，所述處理單元被配置成處理并使用微粒計量器19的測量結果并且實 現測量方法100。圖5示出了測量方法100中的不同步驟。微粒污染測量方法100優選地在發送傳 送盒至液體清潔單元之前被實施。在第一步驟101中，與連至測量站1的傳送盒外殼3的內部10的壁13的一部分 相垂直地引導氣體射流，從而借助于該氣體射流使得微粒11從外殼3分離。氣體射流的噴射可以在將外殼3連至測量站1之前或之后進行。
7
同時，真空泵17被啟動以產生從連至測量站1的傳送盒外殼3的內部向微粒計量 器19流出的氣體。噴射流大于泵浦流，從而產生去往站外部的泄漏流。氣體噴射被脈沖化，和/或氣體射流被依次注入每個噴嘴9，和/或噴嘴9的指向 和/或位置被調整成能夠清掃壁13的一部分，和/或氣流斜坡在測量方法100的第一步驟 101期間被噴射以獲得不連續的氣體噴射。因此，從壁13分離的微粒11被導向測量設備7的入口 23以由微粒計量器19檢 測。在第二步驟102期間，利用微粒計量器10測量微粒11的數量，并且測量結果與預 定閾值相比較以基于比較結果確定是否需要進行液體清潔步驟(步驟103)，或傳送盒是否 足夠清潔用以繼續生產并繼續傳送或保存襯底(步驟104)。也可以對壁13執行一系列測量以測量不同點上的微粒污染。為此，在第一步驟101期間，氣體射流垂直于壁13地被噴射相對較短的時期，即5 至30秒。然后，在第二步驟102期間，停止噴射，并且測量微粒數量。當測量穩定時，或當微 粒計量器19不再對微粒計數時，噴嘴9被垂直于新的壁部分而放置。噴嘴9例如通過平移 伸出導管32而被軸向地放置，以使得噴射角度保持與同一個壁13垂直。然后，第一和第二步驟101、102重復進行以基于比較結果確定是否需要進行液體 清潔步驟。因此，可以估計同一個壁13以及每個壁的幾個測量點的污染。也可以通過使得噴 嘴9的端部轉動以使其朝向垂直于外殼3的新壁13的方向，來估計另一個壁的幾個測量點 的污染。測量方法100因而借助于可以在工業制造鏈過程內實現的一系列步驟而實現對 傳送盒的微粒污染級別的實時測量。因此，可以迅速地檢驗傳送盒的微粒清潔狀態。這在不會無用地清潔微粒或被微 粒污染的情況下防止傳送盒繼續保存和/或傳送半導體襯底。
8
權利要求
1.一種用于測量用于傳送和大氣保存半導體襯底的傳送盒的微粒污染的測量站，所述 盒包括能夠借助于可拆卸入口門而關閉的外殼，所述站包括-接口，其能夠連至所述傳送盒的外殼而不是所述門，所述接口包括安排在導管的一個 活動端上的至少一個噴嘴，所述導管從所述接口伸出以在與連至所述測量站的外殼的內部 的壁的一部分相垂直的方向中引導氣體射流，從而借助于該氣體射流對所述壁的沖擊而使 得微粒從所述外殼分離，和-測量設備，其包括真空泵、微粒計量器和測量管道，該測量管道的入口通往所述外殼 的內部并且其出口連至所述真空泵，所述測量管道還連至所述微粒計量器以創建在連至所 述測量站的傳送盒的外殼的內部與所述微粒計量器之間的連通。
2.根據權利要求1所述的測量站，其中，所述接口配備有多個墊片以使得所述接口能 夠連至所述外殼同時留出間隙以使得泄漏流能夠在所述外殼的內部與外部環境之間通過。
3.根據權利要求2所述的測量站，其特征在于，所述墊片具有凸點的形狀。
4.根據權利要求1所述的測量站，包括圍繞所述接口的IS03認證的清潔室型的大氣室。
5.根據前述權利要求之一所述的測量站，其中，所述噴嘴被配置成噴射脈沖氣體射流。
6.根據前述權利要求之一所述的測量站，其中，所述接口包括配備有微粒過濾器的多 個噴嘴。
7.根據前述權利要求之一所述的測量站，包括用于阻止已過濾氣體通過所述傳送盒的 外殼的塞子。
8.根據前述權利要求之一所述的測量站，包括用于向清潔單元發送代表所述盒的外殼 的清潔狀態的信號的處理單元。
9.一種用于測量用于傳送和大氣保存半導體襯底的傳送盒的微粒污染的方法，包括 -第一步驟，其中，與連至所述微粒污染測量站的盒子的外殼的內部的壁的一部分相垂直地引導氣體射流，如前述權利要求之一所限定的那樣，從而借助于所述氣體射流對所述 壁的沖擊而使得所述微粒從所述外殼分離，并且所述真空泵被啟動以產生從連至所述測量 站的傳送盒的外殼的內部向所述微粒計量器排出的氣體，和-第二步驟，其中，利用所述微粒計量器測量微粒的數量，并且將所述測量的結果與預 定閾值相比較以基于比較結果來確定是否需要進行液體清潔步驟。
10.根據權利要求9所述的測量方法，其中，在所述測量方法的第一步驟中以不連續的 方式噴射氣體射流。
11.根據權利要求9所述的測量方法，其中，-在所述第一步驟期間，對著所述壁噴射所述氣體射流，-然后，在所述第二步驟期間，停止噴射以測量微粒的數量并且垂直于新的壁區域而放 置所述噴嘴，和_所述第一和第二步驟重復進行以基于比較結果來確定是否需要進行液體清潔步驟。
12.根據權利要求9至13之一所述的測量方法，其中，噴射流大于泵浦流。
全文摘要
本發明涉及用于測量用于傳送和大氣保存半導體襯底的傳送盒的微粒污染的測量站，該盒包括能通過可拆卸入口門被關閉的外殼，該站包括接口(5)，其連至傳送盒外殼(3)而不是門，該接口包括設于導管活動端的至少一個噴嘴(9)，該導管從該接口伸出以在與連至測量站的外殼內部(10)的一部分壁(13)垂直的方向中引導氣體射流，從而借助于氣體射流對壁(13)的沖擊而使得微粒(11)從外殼分離；和測量設備(7)，其包括真空泵(17)、微粒計量器(19)和測量管道(21)，該管道的入口(23)通往外殼(3)內部(10)而其出口(25)連至真空泵(17)，該管道(21)還連至微粒計量器(19)以創建連至測量站的傳送盒的外殼(3)內部(10)與微粒計量器(19)之間的連通。本發明還涉及一種用于測量用于傳送和大氣保存半導體襯底的傳送盒的微粒污染的方法。
文檔編號H01L21/00GK102007569SQ200980113844
公開日2011年4月6日 申請日期2009年4月16日 優先權日2008年4月24日
發明者A·法夫爾, B·貝萊, E·戈多 申請人:阿爾卡特朗訊公司